一种利用循环回液自动增压的装置及控制方法与流程

本发明涉及lng及能量回收领域，尤其是一种利用循环回液自动增压的装置及控制方法。

背景技术：

1、据统计，在lng加注作业过程中，在日加气量达到15吨/天以上时，会出现lng低温储罐内液体流出过快，lng低温储罐的压力会降到0.2mpa以下，这样就会影响泵后压力(泵后压力p3＝储罐压力p1+潜液泵增压p2)，从而影响对车辆加注的速度，或者致使无法加满汽车的储气罐，需要及时、快速的对lng低温储罐进行增压操作。

2、另外，lng低温潜液泵正常工作时需要泵池进液满足一定的必需汽蚀余量(净正吸入压头)，各种因素会影响lng低温潜液泵的净正压头，包括：lng低温储罐与泵池的相对高差、工艺管线的布局管径、弯头、坡度等，这会影响lng低温储罐对低温泵池的供液能力，而供液不足会在加注过程出现lng低温潜液泵气蚀、打压不足、空载等现象，影响lng低温潜液泵的正常工作及使用寿命，为克服此问题，同样需要及时、快速的对lng低温储罐进行增压操作。

3、目前lng加气站所采用的传统加压方式是在停止加注作业时，单独对lng低温储罐进行加压。即在加注量比较大时(如日加气量超过15吨时)，从待机模式进入调饱和流程进行增压会影响加气设备的使用，增压时没有办法进行加注作业，必须等待增压结束后才能进行加注。例如公开号为cn111536413a的中国专利文献所公开的一种直接利用lng冷能驱动lng高压泵进行气化的装置，该装置利用栓塞泵和气缸来动态调整各个cng储罐的气压，其在高压储罐对低压储罐加压时，吸入lng，高压储罐失压后，该lng进入气化器气化，又重新对高压储罐进行增压。该方案除了在增压时需要停止加注作业外，还需要不断注入新的低温lng来对高压储罐增压，需要保证有足够的低温lng源，以及需要高强度的栓塞泵和气缸进行支持，装置硬件成本较高，并且需要对低温lng进行气化，能耗较高。

技术实现思路

1、本发明的发明目的在于：针对上述存在的全部或部分问题，提供一种利用循环回液自动增压的装置及控制方法，通过低成本的管路设计，高效利用循环回液的高温液体来进行自动增压，减少利用低温液体进行增压，以解决现有增压技术成本高、能耗高、无法在增压时加注的问题。

2、本发明采用的技术方案如下：

3、一种利用循环回液自动增压的装置，其包括lng低温储罐、至少一台lng低温潜液泵、增压气化器、至少一台lng加液机、温度变送器和plc，所述温度变送器连接于所述增压气化器的出气口处；

4、所述lng低温储罐出液口分别经第一管路连接各台lng低温潜液泵的第一进液口；各台lng低温潜液泵的第一出液口分别经第二管路连接至少一台lng加液机的进液口；各台lng加液机的回液口均经第三管路分别连接所述lng低温储罐的顶部和底部，所述第三管路的主路上设置有调节阀t1；所述增压气化器的进液口经第四管路连接到所述调节阀t1的进液端，所述增压气化器的出气口经第五管路连接到所述调节阀t1的出液端，所述增压气化器的进液口还经第六管路连接到至少一台所述lng低温潜液泵的第一进液口；

5、所述第一管路上串联有第一手动阀门和第一电气阀门；所述第二管路上串联有第二手动阀门和第二电气阀门；所述第三管路连接所述lng低温储罐顶部的支路上串联有第三手动阀门和第三电气阀门，所述第三管路连接所述lng低温储罐底部的支路上串联有第四手动阀门和第四电气阀门；各台所述lng加液机的回液口上均设置有第五手动阀门；所述第四管路上设置有第五电气阀门；所述第五管路上设置有第六手动阀门；所述第六管路上设置有第七手动阀门；

6、所述调节阀t1、各电气阀门和所述温度变送器分别连接所述plc。

7、进一步的，所述第一手动阀门、第二手动阀门、第三手动阀门和第五手动阀门为常开状态；所述第四手动阀门为常闭状态。

8、进一步的，所述增压气化器的进液口还经第七管路连接lng槽车的液相阀；所述增压气化器的出气口还经第八管路连接lng槽车的气相阀；lng槽车的出液阀经第九管路连接到所述调节阀t1的出液端。

9、进一步的，至少一台所述lng低温潜液泵的第二进液口与所述第九管路连通，该lng低温潜液泵的第二出液口经第十管路连接所述lng低温储罐的第一进液口。

10、本发明还提供了一种利用循环回液自动增压的控制方法，该控制方法基于上述的利用循环回液自动增压的装置实现，该控制方法包括：

11、当所述lng低温储罐需要进行调饱和增压时，在待机或加注状态下，plc控制所述调节阀t1完全关闭，控制所述第五电气阀门和所述第三电气阀门开启，控制所述第四电气阀门关闭；手动开启所述第六手动阀门，关闭所述第七手动阀门，使得各所述lng加液机的回液经所述第三管路及所述第四管路进入所述增压器气化器增压后，再经所述第五管路及所述第三管路流入所述lng低温储罐进行增压。

12、进一步的，plc在自动加压功能被使能时，根据所述温度变送器反馈的温度，在温度达到相应阈值时，自动执行对应的加压控制策略。

13、进一步的，plc根据所述温度变送器反馈的温度，在温度达到相应阈值时，自动执行对应的加压控制策略，包括：

14、当所述lng低温储罐需要进行调饱和增压时，plc根据所述温度变送器反馈的温度进行加压控制如下：

15、当温度低于-20摄氏度时，plc控制所述调节阀t1的开度增大，使得所述lng加液机的回液的全部或大部分直接经所述第三管路流入所述lng低温储罐；

16、当温度复温上升至0摄氏度时，plc控制所述调节阀t1的开度减小，以增加所述lng加液机的回液流入所述增压器气化器进行增压的量。

17、进一步的，控制方法还包括：

18、当所述lng低温储罐不需要进行调饱和增压时，plc控制所述第五电气阀门关闭，控制所述调节阀t1完全开启。

19、进一步的，控制方法还包括：

20、在持续加注状态下，去使能plc自动加压功能，plc控制所述第五电气阀门关闭，控制所述调节阀t1完全开启；手动开启至少一个所述第七手动阀门，使得lng低温潜液泵前端引液流入所述增压气化器进行增压后，经所述第五管路和第三管路流入所述lng低温储罐进行增压。

21、综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：

22、1、本发明在加注或者待机状态下可随时手动操作组态系统进行增压流程的控制，不影响对车辆的加注作业。

23、2、本发明通过plc对温度变送器所反馈的温度的响应策略，实现在低温时将lng加液机的回液直接回流到lng低温储罐，在高温时及时将回液分流到增压气化器进行增压，以尽可能利用lng加液机回液的冷能来实现对lng低温储罐的增压，在减小了系统功耗的同时，提高了增压气化器的气化器的气化效率。

24、3、本发明充分利用lng加液机的高温回液进行增压，尽可能减少利用lng低温储罐内的低温液体进行增压，降低了能耗。并且避免了回液管中饱和气体直接回到lng低温储罐导致lng低温储罐内液体温度上升的不良影响。

25、4、本发明仅需要简单的管路和符合标准要求的阀门即实现了增压的闭环控制，硬件成本低。